JP2008116220A - 半導体試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バーンイン試験条件の均一性と精度を高め、バーンイン試験中に行うことのできる試験項目の幅を広げ、検査工程に係る時間と費用を削減する。
【解決手段】バーンイン試験装置が、恒温槽を用いず個々の半導体デバイスに対して、直接温度制御を行うＤＵＴソケットと、前記ＤＵＴソケットに装着される試験対象の半導体デバイスに対して、温度制御を行う温度制御手段と電気的条件の付与を行う電気的条件付与手段と識別情報を付与する識別情報付与手段とを備えた試験制御装置と、前記試験制御装置と通信可能であり、前記ＤＵＴソケットに装着された試験対象の半導体デバイスに対して、バーンイン試験全体を統括制御する制御手段を備えたホスト制御装置とから構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体デバイスの検査工程で行われるバーンイン（Burn-in）試験を行う半導体試験装置に関する。

半導体デバイスのバーンイン試験は、主にＤＵＴ（Device Under Test：被試験デバイス）の初期不良を排除することを目的に行われる。通常は、恒温槽内に複数個のＤＵＴ：被試験デバイス）を置き、すべてのＤＵＴに同じ環境条件および電気的条件を与えた上で、長期間の恒温稼動試験を実施する。

しかし、実際は個々のＤＵＴに与えられるこれらの条件は均一とはなり得ない。要因は、恒温槽内の温度むら、電源配線長および信号配線長の不揃いなどである。これらの要因を排除することでバーンイン試験の精度を向上できる。

バーンイン試験の精度を向上しようとする技術として、ＤＵＴソケット内に恒温機構を組み込み、個別に温度制御を行う技術が例えば下記特許文献１から６に記載されている。

特許文献１は、半導体部品の測定用ソケットに組み込むことが可能なヒーターブロックを開示する。この発明は、被測定部品の温度を調節するための設定時間を短縮し、測定回路レイアウトの自由度を上げることを課題とする。

特許文献２は、表面実装型の固体撮像素子をソケットで保持し、デバイスヒータで加熱して所定温度に維持しつつ固体撮像素子の素子特性を測定、検査する固体撮像素子用検査装置を開示する。

特許文献３は、複数の被測定デバイスの温度制御を個々に行うことが可能で、温度制御に対する被測定デバイスの温度変化の応答が速いバーンイン装置を開示する。この装置は、上面に被測定デバイスが収納される嵌合口が形成されたバーンインソケットと、嵌合口に脱着自在に嵌合し嵌合口に収納された被測定デバイスの上面に接触するヒートブロックと、ヒートブロックの内部に配設されたヒータと、ヒートブロック感熱センサとを備える。

特許文献４は、半導体装置毎に温度調節をするバーンイン装置を開示する。この装置は、半導体装置を収納する複数のソケットと、各ソケットに形成されたヒータと、ヒータの発熱量を制御する制御部とを有し、半導体装置毎に温度調節する。

特許文献５は、半導体装置のチップ部の温度を正確に検出し且つ正確に制御するための半導体装置検査装置用ソケットを開示する。このソケットは、半導体装置を収容するキャビティを備えたソケット本体と、このキャビティ内に収容された半導体装置のチップ部と熱伝導性の高い部材により接続された端部と、この端部に対応して配設された接点部を含む。

特許文献６は、ＩＣソケットにヒータ、温度センサ及び標準温度センサを具備させた半導体素子の検査装置を開示する。温度センサと標準温度センサとの差を補正値としてＣＰＵに記億させ、高精度に温度を設定する。

また、特許文献７には、被試験半導体集積回路と信号のやり取りを行うテスト回路基板の近傍にテスト補助装置を備え、テスト補助装置がメモリに書き込まれたテストパターンを選択して被試験半導体集積回路に対してテスト入力パターン信号を発生し、被試験半導体集積回路から出力されるテスト出力パターン信号を判定して、被試験半導体集積回路のデジタル回路の試験を行う半導体集積回路の試験装置が開示されている。

更に、特許文献８には、チャンバ内に収容可能なテスタボードと、テスタボードの第１の主面に複数装着され、テスト対象となる半導体デバイスが搭載されるソケットと、テスタボードの第２の主面に複数装着され、半導体デバイスに所定のテスト信号を入力するとともに、当該テスト信号に応じて半導体デバイスから出力された出力信号に基づいて半導体デバイスの評価を行うデバイステスト手段と、デバイステスト手段を冷却する放熱基板とを有し、ソケットに搭載された半導体デバイスをチャンバ内で加熱するとともにデバイステスト手段を放熱手段で冷却しながら半導体デバイスのバーンインテストおよび特性テストを行う半導体デバイスの検査装置が記載されている。
特開２００２−１９６０３４号公報 特開２００１−１６５９９２号公報 特開２０００−３０４８０４号公報 特開２０００−２２１２３４号公報 特開２０００−２８４０２０号公報 特開平０５−０２９４２８号公報 特開２００４−２５７８９８号公報 特許第３７６７８２９号公報

従来の恒温槽を用いたバーンイン試験は、恒温槽内のＤＵＴと、それらに電力や信号を与えるために恒温槽の外に置かれた電気的試験設備との間の距離が遠くなり、電圧降下、信号減衰、信号速度の制限など、試験品質を低下させる問題が発生する。

また、電気的試験設備と個々のＤＵＴ間の信号伝達距離を等しくすることが困難な上、恒温槽内の温度むらにより、実際にはすべてのＤＵＴに対して厳密な条件の均一性を与えることができない。

さらに、恒温槽による加熱は、ＤＵＴを取り巻く気体を媒介とした温度制御であり、ＤＵＴ自体の自己発熱を考慮した制御はできない。ＤＵＴが様々な試験パターンを実行する場合、ＤＵＴの消費電力は試験パターンごとに変化し、結果として自己発熱量も変化する。即ち、ＤＵＴの温度を一定に保つことができない。

そのため公知例にある様に恒温槽を用いず、個々のＤＵＴに対し個別の温度管理を行う方法が検討されてきた。しかし、試験品質を左右する要因である信号精度や電圧降下については未だ課題が残っている。

本発明の半導体試験装置は、試験条件の均一性と精度を高め、これらの問題を根本から解決する。これによりバーンイン試験中に行うことのできる試験項目の幅を広げ、検査工程に係る時間と費用を削減することを目的とする。

本発明の半導体試験装置は、試験対象の半導体デバイスに対してバーンイン試験を行う装置であり、装着された半導体デバイスに対して温度制御を行うＤＵＴソケットと、試験対象の半導体デバイスを装着したＤＵＴソケットに対して、温度制御を行う温度制御手段と電気的条件の付与を行う電気的条件付与手段と識別情報を付与する識別情報付与手段とを備えた試験制御装置と、前記試験制御装置と通信可能であり、前記ＤＵＴソケットに装着された試験対象の半導体デバイスに対して、温度制御と電気的条件の付与と識別情報の付与の制御を行って、バーンイン試験全体を統括制御する制御手段を備えたホスト制御装置と、から構成されることを特徴とする。

本発明は、恒温槽を用いないバーンイン装置である。ヒータと感熱センサを内蔵したＤＵＴソケットとＤＵＴソケットの近傍に試験制御装置を配置する構成を特徴とする。試験制御装置は、個々のＤＵＴに対し恒温制御、電源供給、クロック供給、Ｉ／Ｏポート制御などの機能を提供し、かつバーンイン試験のシーケンスを制御する。また、個々にＩＤ付与機能と通信機能とを備え、ホスト制御装置から遠隔操作される。１つの試験制御装置に接続されるＤＵＴを１組としてバーンインテストモジュールを構成し、このモジュールを複数接続して大規模なバーンイン装置を構成することができる。

従来どおり、恒温槽内にＤＵＴを置き、恒温槽の外に電気的試験設備をおく限り、このＤＵＴと電気的試験設備との間の距離を縮めることは物理的に困難である。本発明では環境条件の設定をＤＵＴソケットに内蔵したヒータと熱電対機構により行うため、恒温槽を必要とせず、ＤＵＴと電気的試験設備の間を近付けることができる。

さらに、従来の集中制御による電気的試験設備の機能を分散し、各々ＤＵＴ毎の試験制御装置として小型化することでＤＵＴソケット毎に、近傍に試験制御装置を設けることが可能となる。

試験制御装置は、ＤＵＴソケットと対にして１つのバーンインテストモジュールを構成する。ＤＵＴに対する温度制御や電源供給、クロックの供給や試験信号の操作などは試験制御装置が行う。これらはモジュール単位で独立して行われる。また、試験制御装置と複数のＤＵＴソケットを組にしてバーンインテストモジュールとすることも可能である。

ＤＵＴソケットの配線は、組となる１つの試験制御装置とだけの接続であるため、各ＤＵＴで発生する微小な電気的変化を捉えることが容易となる。また異なるＤＵＴに対応したモジュールで発生した異常が他のＤＵＴに対応したモジュールに影響することがない。

試験制御装置は、個々に固有のＩＤ付与機能と通信手段を備える。この通信手段は、ホスト制御装置との通信機能であり、ホスト制御装置はＩＤで指定した試験制御装置と通信ができる。
また、１つの試験制御装置が複数のＤＵＴソケットと接続されてバーンインテストモジュールを構成する場合には、試験制御装置に対するＩＤと試験制御装置に接続する複数のＤＵＴソケットを識別するＩＤを付与することができる。

試験制御装置は、ホスト制御装置から通信手段を介して与えられる試験条件（ＤＵＴに与える温度、電源電圧、試験信号）と試験手順等をメモリに記憶し、メモリに記憶された情報に基づいて独立制御でバーンイン試験を実行する。また、ホストＰＣからの指示で試験の開始、実行中のステータス返信、試験結果を返信する。

ホスト制御装置は、前記試験制御装置と通信可能であり、前記ＤＵＴソケットに装着された試験対象の半導体デバイスに対して、識別情報を付与して、異なる時間的経過で異なる温度条件での温度制御と、異なる時間的経過で異なる電気的条件の付与を行って種々の条件での各種試験を行うバーンイン試験全体を統括制御する制御手段を備えている。

ホスト制御装置から通信機能を介して与えられる試験条件（ＤＵＴに与える温度、電源電圧、試験信号）及び試験手順と、個々のＤＵＴソケットに搭載された半導体デバイスとを各種の識別情報（ＩＤ）で識別し、異なる種類の試験（例えば、初期不良を排除することを目的にした高温下での所謂バーンイン試験）を、異なる時間経過で異なる温度条件下で異なる電気的条件を付与して、個々の半導体デバイスに対して、統括制御する。

このため、試験制御装置は、マイクロコントローラを中心に、複数の可変電源、可変周波数発振器、アナログＩ／Ｏポート（ＡＤ変換器、ＤＡ変換器）、デジタルＩ／Ｏポート、電力線通信用物理層などのハードウェアと、温度制御プログラム、通信制御プログラム、試験シーケンス制御プログラム、セルフキャリブレーションプログラムなどのソフトウェアから構成される。

本発明では特に、バーンイン試験における恒温槽を不用とした上で、それによって獲られるメリットを最大限に利用するための構成に関するものである。

本発明の半導体試験装置では、ＤＵＴソケットに装着された半導体デバイスに対して温度制御を行い、試験制御装置により半導体デバイスを装着したＤＵＴソケットに対して温度制御と電気的条件の付与と識別情報の付与を行い、また、ホスト制御装置の制御手段からの通信により試験対象の半導体デバイスに対するバーンイン試験全体の統括制御が可能であり、試験対象の半導体デバイスに与える環境条件と電気的条件を正確に管理でき、試験精度を向上することができる。

従来技術では恒温槽内の温度むらにより個々のＤＵＴで±３℃から５℃の温度差が生じていた。また、ＤＵＴの稼動による自己発熱は考慮されないため、恒温槽の設定温度と実際のＤＵＴ温度には＋１０℃から−５℃程度のズレがあったが、本発明の方式では、ＤＵＴの温度管理は、個々のソケットに内蔵されたヒータ機構と熱センサをＤＵＴと同じモジュール内の試験制御装置が温度制御するため、ＤＵＴの自己発熱を含めた正確かつ高速応答の温度制御が可能となる。

従来技術では長い電源ラインに多くのＤＵＴが並列に接続されていたので、電源に近いＤＵＴと遠いＤＵＴでは数百ｍＶの電位降下による電位差が生じていたが、本発明の方式では、ＤＵＴへの電源供給は、直近に置かれた試験制御装置に内蔵された可変電源部から行われる。試験制御装置は、ホスト電源装置から供給される中間バス電位を内部に備えた複数の可変電源で変圧しＤＵＴに供給する。試験制御装置とＤＵＴ間が近いため、電圧降下やノイズの影響を受けにくい電源環境を提供できる。

従来技術ではクロックラインに多くのＤＵＴが並列に接続されていたので、配線インピーダンス負荷が大きく、クロック速度は２０ＭＨｚ程度が上限であったが、本発明の方式では、ＤＵＴへ供給するクロック信号を直近に置かれた試験制御装置から供給する。発振回路、分周回路、逓倍回路などにより任意の周波数を発生させることができ、高速かつ高品質のクロックを供給できる。

本発明の半導体試験装置では、各々のＤＵＴに対し異なる環境条件と電気的条件を与えることも可能である。即ち、複数の試験項目を分散して同時並行で実行できるので、試験工数を大幅に短縮することが可能となる。

また、品質管理を目的とした試験では、正確な温度制御により、ＤＵＴの母体数を少なくすることができる。従来技術では温度のばらつきにより、ある程度の数のサンプルを用いなければ特性や傾向を掴むことが困難だが、正確な温度管理によって、少ない母体数でも特性や傾向を掴むことが可能になる。

また、恒温槽を用いないため設置場所を選ばない。また、規模も１モジュールから数千モジュール（ＩＤの上限または電力が物理限界）まで自由に組み替えられる。事務所の机上から量産工場の検査ラインまで同一のシステム構成で対応可能。ＤＵＴ品種の混在が可能なため、少量多品種への対応が容易となる。

以上、本発明はバーンイン試験における恒温槽を不用とした上で、ＤＵＴに与える環境条件と電気的条件を正確に管理でき、試験精度を向上することができる。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１に、本発明の実施例１であるバーンイン試験装置の全体図を示す。図１において、バーンイン試験装置は、ＤＵＴ１を搭載する複数のＤＵＴソケット２と、ＤＵＴソケット２に搭載されたＤＵＴを試験する試験制御装置３と、複数の試験制御装置３と通信して、バーンイン試験の全体を統括制御するホスト制御装置４を備えている。試験制御装置３はＤＵＴソケット２の近傍に併設して配置されている。なお、図１では、試験制御装置３はＤＵＴソケット２に併設して配置されているが、ＤＵＴソケット２の近傍に配置されていれば、ユニット基板の両面に配置するなど他の配置関係に変更することができる。

図１には、１台の試験制御装置３と１つのＤＵＴソケット２が一対でバーンインテストモジュールを形成する例が示されているが、本発明のバーンイン試験装置は、基本的には、試験制御装置３とＤＵＴソケット２を備えたものであれば良く、１台の試験制御装置３と複数のＤＵＴソケット２によりバーンインテストモジュールを構成し、１台の試験制御装置３がバーンインテストモジュール内の複数のＤＵＴソケット２に搭載された複数の検査対象の半導体デバイス（ＤＵＴ）１を試験するように構成することも可能である。

なお、図１に示すように、１台の試験制御装置３と１つのＤＵＴソケット２を対に構成した場合には、試験制御装置３とＤＵＴソケット２との間の信号処置が容易となる。
また、ＤＵＴのピン数などのリソースが多い場合、１つのＤＵＴソケット２に対して、ピンに対応した機能を分担するように複数の試験制御装置３を使用することも可能であり、そのためのカスケード接続機能を備えることができる。この場合、１台のマスタ試験制御装置と複数のスレーブ試験装置の構成となり、スレーブの持つ電源、Ｉ／Ｏ、ＣＬＫなどをマスタがコントロールするように構成する。

試験制御装置３は通信機能を備えたプログラマブルなシーケンサーであり、ＤＵＴ１への電源供給、ＣＬＫ供給、テスト信号の入出力、試験結果の判定までを行う機能を有する。

ＤＵＴソケット２は、ＤＵＴ１を着脱可能な機構を有し、装着時はＤＵＴ１の各端子とＤＵＴソケット２の端子を電気的に接続する。ＤＵＴソケット２に内蔵されたヒータ８と感熱センサ７はＤＵＴ１表面と接触する位置に配置される。なお、感熱センサ７は熱電対などに限られること無く、ＤＵＴ１の温度変化を捉えることができれば任意の方法で構わない。例えば、ＤＵＴ１がサーマルダイオードを備える場合は、パッケージ内のダイ（半導体チップ）温度を直接計測できるため、これを用いることでさらに精度の高い温度制御が可能となる。

ＤＵＴソケット２の端子は試験制御装置３に接続される。ＤＵＴソケット２と試験制御装置３間には着脱可能なコネクタを介しても構わない。

ＤＵＴ１の温度変化を感熱センサ７で測温しながらヒータ８への電力を制御することでＤＵＴ１に対して温度制御を行う。このため、ＤＵＴ１自体の温度変化に対して、高速に応答を返すことが可能となり、制御精度が向上する。

ＤＵＴソケット２と試験制御装置３で構成されるモジュールは、ユニット基板との電気的接続を基本的に電源６と通信線の２種のみとする。なお、電力線通信装置５を用いることで、電源６とＧＮＤの２本のみで接続できる。これによって、ユニット基板とモジュール間の接続が容易になり、ユニット基板の共通化が可能になる。

試験制御装置３は、ホスト電源装置６から１５Ｖ程度の電源が供給される。この電源ラインには電力線通信装置５によってホストＰＣ４との通信線の役割を兼ねる。試験制御装置３は各々ＩＤを持ち、ホストＰＣ４と１対１の双方向通信が可能である。

本発明による構成ではＤＵＴ１の端子は全て近傍の試験制御装置３に接続され、ＤＵＴ１とホスト制御装置４間の直接接続は必要としない。また、試験制御装置３とホスト制御装置４の間には何らかの通信手段で接続される。

試験制御装置３にはホスト電源装置６より電力が供給される。複数の試験制御装置３は、並列に接続される。ホスト電源装置６から供給される電圧は、配線抵抗による電位降下があっても構わない、

試験制御装置３とホスト制御装置４の間の通信方式は、有線／無線は問わない。ホストから直接制御線を引き出す方式では、制御線の切り替え機構を要するが、個々の制御装置に通信によりコマンドを送り実行させることで、試験制御装置３はＤＵＴソケット２に搭載されたＤＵＴ１に対し、温度制御、電源制御、クロック供給、テストベクタ供給を行なう機能を有する。

また、ホスト制御装置４に対し、通信機能、ＩＤ機能、温度制御部はＤＵＴソケット２に内蔵された温度制御機構に対し温度センスと制御を行なう。
ＤＵＴ１の表面に接する感熱センサと、感熱センサの情報を入力とし、試験制御装置３は電力線通信装置５によってホストＰＣからバーンイン試験シーケンスをダウンロードし、スタンドアローンで実行する。

試験制御装置３の電源は、ホスト電源６からラックやユニット基板を介して１５Ｖ程度の中間バス電位として供給される。試験制御装置３は複数の電圧レギュレータを備え、自身が必要とする電源と、ＤＵＴ１へ与える可変電源を必要に応じて生成する。

ＤＵＴ１と試験制御装置３の距離を最短にするには、ＤＵＴソケット２内に試験制御装置３を内蔵する構成が最も効果的である。ただし、ＤＵＴソケット２が発生する熱が試験装置３の挙動に影響を与えないことが条件となる。

ＤＵＴソケット２と試験制御装置３の距離は、ＤＵＴソケット２が発生する熱が試験装置３の挙動に影響を与えないことを条件に決定されなければならない。熱断熱方法や部品の特性などの要因で変化する。

図２は、図１のバーンイン試験装置のＤＵＴソケット２と試験制御装置３を含むバーンインテストモジュールの拡大した説明図を示す。
図２において、ＤＵＴソケット２内には、試験対象の半導体デバイス（ＤＵＴ）１が装着される。また、ＤＵＴソケット２内には、感熱センサ７とヒータ８が内蔵される。また、図示していないが、ヒータ８とＤＵＴ１との間、及び、感熱センサ７とＤＵＴ１との間に、熱が伝導する熱伝導機構が設けられており、ヒータ８及び感熱センサ７をＤＵＴ２と密着させるためのテンション機構を備えている。ＤＵＴソケット２に内蔵するヒータは、ＰＴＣサーミスタあるいはペルチェ素子を用いて構成することができる。

試験制御装置３は、通信手段９を備えたプログラマブルなシーケンサーであり、ＤＵＴ１へ供給するＤＵＴ電源１５、ＣＬＫ供給１７、テスト信号のＩ／Ｏ（入出力インタフェース）１８、ＤＡ（デジタル／アナログ変換器）１７を備えている。

試験制御装置３は、ＤＵＴ１の温度変化を感熱センサ７からの信号をＡＤ（アナログデジタル変換器）１９で変換したデジタルデータにより測温しながら、ヒータ電源２０により、ヒータ８への電力を制御することで、ＤＵＴ１に対して温度制御を行う。温度制御手段が、測定されたデジタル温度データにより、ヒータ８への電力を制御してＤＵＴ１に対して温度制御を行う。

試験制御装置３は、ホスト電源６から１５Ｖ程度の電源が供給される電源１４を備えている。また、試験制御装置３とホスト制御装置４の間は通信手段９により接続される。

試験制御装置３とホスト制御装置４の間の通信方式は、有線／無線は問わない。ホスト制御装置から個々の制御装置に対し、通信によりコマンドを送り実行させる。試験制御装置３は、送信されたコマンドに従って、ＤＵＴ１に対し、温度制御、電源制御、クロック供給、テストベクタ供給を行なう機能を有する。

また、試験制御装置３は、通信手段９、ＣＰＵ１０、温度制御手段１１、メモリ１２、ＩＤ（識別）装置１３を備０えており、ホスト制御装置４に対し、ＤＵＴソケット２に内蔵された温度制御機構に対し温度センスと制御を行なう。ＤＵＴ１の表面に接する感熱センサ７から情報を入力とし、試験制御装置３は電力線通信装置５によってホスト制御装置４からバーンイン試験のシーケンス（処理手順）をメモリ１２にダウンロードし、このシーケンス（処理手順）に基づいて、試験制御装置３がスタンドアローンで、バーンインテストモジュール内のＤＵＴソケット２に搭載された試験対象の半導体デバイス（ＤＵＴ）１に対してバーンイン試験を実行する。

なお、図２では、１つの試験制御装置と１つのＤＵＴソケットの対の例が示されているが、上述のように、本発明のバーンイン試験装置は、基本的には、複数の試験制御装置３と複数のＤＵＴソケット２を備えたものであれば良く、１台の試験制御装置３と複数のＤＵＴソケット２によりバーンインテストモジュールを構成し、１台の試験制御装置３がバーンインテストモジュール内の複数のＤＵＴソケット２に搭載された複数の検査対象の半導体デバイス（ＤＵＴ）１を試験するように構成することが可能である。

なお、図２に示すように、１台の試験制御装置３と１つのＤＵＴソケット２を対にして、バーンインテストモジュールを構成することも可能であり、１つのＤＵＴソケット２に対して、ピンに対応した機能を分担するように複数の試験制御装置３を使用することも可能である。
試験制御装置３は、ＩＤ識別装置１３を備えており、試験制御装置３に対して識別情報（ＩＤ）を付与するだけでなく、ＤＵＴソケット、あるいは、ＤＵＴに対して識別情報（ＩＤ）を付与することができる。更に、ＤＵＴに対して実施する各種試験の種類、異なる時間的経過や異なる温度条件や、異なる電気的条件などに対して、各種識別情報（ＩＤ）により識別することにより、空間的に配置された異なるＤＵＴに対して、異なる時間的経過で、異なる種類のバーンイン試験、特性試験等を実施することができる。

図３は、複数のＤＵＴソケット２と複数の試験制御装置３を含むバーンインテストユニットの外観写真図を示す。図３において、試験制御装置３が、ＤＵＴソケット２の近傍に２次元的に配置されている。図３では、ＤＵＴソケット２と試験制御装置３とが一対で配置されているが、ＤＵＴソケット２と試験制御装置３の配置関係は、図示されたものに限らず、１つの試験制御装置３が複数のＤＵＴソケット２内の複数のＤＵＴの試験を実施する場合、あるいは、複数の試験制御装置３が１つまたは複数のＤＵＴソケット２に搭載された１つのＤＵＴの試験を実施する場合には、異なる空間的な配置関係とすることができる。
また、図３では、ＤＵＴソケット２と試験制御装置３とがユニット基板の片面に併設して配置されているが、ＤＵＴソケット２と試験制御装置３とをユニット基板の両面に配置することも可能である。

図４は、本発明のバーンイン試験装置に用いられるＤＵＴソケット２の具体例を示す。図４の上側には、蓋２１及び半導体デバイス２２を分離した状態の正面断面図を示し、図４の下側には、熱伝導機構２６及びプローブピン２５の上面図と、熱伝導機構２６及びＰＴＣサーミスタ２９の左側面図、正面図及び右側面図を示している。

図４に示すＤＵＴソケットは、ソケット本体２３、ソケット本体２３の上部を覆う蓋体２１、半導体デバイス２２の信号端子と接続可能なプローブピン２５，ＰＴＣサーミスタ２９、並びに上熱伝導板２６ａ及び下熱伝導板２６ｂを有する熱伝導機構２６を含む。ソケット本体２３は、側枠及び底板を有し、台板３５上に載置される。上熱伝導板２６ａは、垂直板状部分及びそれから水平方向に伸長する水平板状部分を含む。平板形状のＰＴＣサーミスタ２９が上熱伝導板２６ａの水平板状部分と下熱伝導板２６ｂの水平板状部分との問に配置される。

図４のＤＵＴソケットにおいて、グラファイトシート３２が上熱伝導板２６ａの水平板状部分の上面に配置され、半導体デバイス２２がグラファイトシート３２の上側に配置可能にされる。上熱伝導板２６ａの水平板状部分が、垂直方向弾性変位可能にされ、グラファイトシート３２を介し半導体デバイス２２に熱伝達する。図４のＤＵＴソケットにおいて、熱伝導機構２６は、勲伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋ乃至４０３Ｗ／ｍ・Ｋの材料により形成される。ＰＴＣサーミスタ２９は、直流電圧１．５Ｖ乃至２０．０Ｖを供絵され、温度制御機構によりキューリー点以下に維持される。

図４のＤＵＴソケットは、ＰＬＣＣ（P1astic Leaded Chip Carrier）パッケージデバイスに適用される。図４のＤＵＴソケットにおいて、半導体デパイス２２の信号端子は、ソケット蓋２１によってプローブピン２５と圧接され電気的に接続する。ヒータ機構は、上から順に、グラファイトシート３２、熱電対センサ４０、Ｌ字形の上熱伝導板２６ａ、ＰＴＣサーミスタ２９、並びにＬ字形の下熱伝導板２６ｂの水平板状部分、弾性支持体（テンション機構）３１が積層された構造を有する。図４のＤＵＴソケットは、ソケット本体２３内に水平方向のＰＴＣサーミスタ２９を内蔵するので、「水平内蔵式」と呼ぶことができる。

なお、上記の図４の実施例の説明では、グラファイトシート３２、熱電対センサ３０、Ｌ字形の上熱伝導板２６ａ、ＰＴＣサーミスタ２９、並びにＬ字形の下熱伝導板２６ｂの水平板状部分、弾性支持体（テンション機構）３１が積層されたヒータ機構は、半導体デバイス２２の下方に配置されているが、同様の構成を半導体デバイス２２の上方の蓋体２１との間に配置するように変更することができる。また、同様の構成を半導体デバイス２の上方と下方の双方に配置するように変更することも可能である。また、ヒータとしては、ＰＴＣサーミスタ２９に代えて、ペルチェ素子などを用いることができる。

図５は、本発明のバーンイン試験装置に用いるＤＵＴソケットの他の具体例を示す。図５の上側には、半導体デバイス２２を分離した状態の正面断面図を示し、図５の下側には、熟伝導機構２６及び関連部品の上面図、側面図及び正面図を示す。

図５に記載されたＤＵＴソケットは、ソケット本体２３、ソケット本体２３の上部を覆う蓋体２１、半導体デバイス２２を載置可能なトレイ２４、半導体デバイス２２の信号端子と接続可能なプローブピン２５、ＰＴＣサーミスタ２９、及び熱伝導機構２６を含む。
トレイ２４は、スプリング２８を介しソケット本体２３より支持され、半導体デパイス２２が載置されるとき下方へ弾性変位可能である。熱伝導機構２６は、垂直板状部分及び垂直板状部分から水平に伸長する水平板状部分を含み、ＰＴＣサーミスタ２９及び熱電対センサ３０を担持すると共にトレイ２４に弾力性のあるシリコンゴム接着剤により固着される。蓋体２１は開放位置（図５の上側）から閉鎖位置へ移動されるとき半導体デバイスの上面に接触し半導体デバイスを下方へ移動させる。

図５に記載のＤＵＴソケットにおいて、トレイ２４に半導体デバイス２２が載置され、半導体デバイス２２の信号端子がプローブピン２５に接続されるとき、熱伝導機構２６の水平板状部分が、グラファイトシート３２を介し半導体デバイス２２へＰＴＣサーミスタ２９からの熱を伝達する。図５のＤＵＴソケットにおいて、ＰＴＣサーミスタ２９は、板形状であり熱伝導機構２６の垂直板状部分に平行に配置される。図５のＤＵＴソケットにおいて、熱伝導機構２６は、熱伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋ乃至４０３Ｗ／ｍ・Ｋの材料により形成される。ＰＴＣサーミスタ２９は、直流電圧１．５Ｖ乃至２０．０Ｖを供給され、温度樹御機構によりキューリー点以下に維持される。

図５のＤＵＴソケットは、細ピッチのＤＵＴソケットとして好適であり、ＰＴＣサーミスタ２９の保持手段及び熱伝導機構２６の水平板状部分を半導体デバイス２２へ押圧するテンション機構が、弾性材料（接着剤）により構成され、構成が簡単化されている。図５のＤＵＴソケットは、ＰＴＣサーミスタ２９を半導体デパイス２２の直下に置く構造であるので、「垂直内蔵式」と呼ぶことができる。

なお、上記の図５の実施例では、ヒータ機構は半導体デバイス２２の下方に配置されているが、同様の構成を半導体デバイス２２の上方の蓋体２１との間に配置するように変更することも可能である。また、ヒータとしては、ＰＴＣサーミスタ２９に代えて、ペルチェ素子などを用いることができる。

なお、半導体試験装置を量産する製造工場においては、ＤＵＴソケットと近傍に配置された試験制御装置を単位モジュールとし、モジュールを複数実装できるユニット基板と、ユニット基板を複数装着するラックと、ラック内の各モジュールに電源を供給する電源装置と、電源の配線を利用して各モジュールとホスト制御装置の通信を行う電力線通信機構と、通信により全モジュールを統括制御できるホスト制御装置で半導体試験装置を構成する。

図１は、本発明の実施例１のバーンイン試験装置の全体構成図である。 図２は、図１のバーンインテストモジュールの拡大説明図である。 図３は、本発明の実施例１のバーンイン試験装置のバーンインテストユニットの外観図である。 図４は、本発明の実施例２のバーンイン試験装置に用いられるＤＵＴソケットの具体例を示す図である。 図５は、本発明の実施例３のバーンイン試験装置に用いられるＤＵＴソケットの他の具体例を示す図である。

符号の説明

１ ＤＵＴ
２ ＤＵＴソケット
３ 試験制御装置
４ ホスト制御装置
５ 電力線通信装置
６ 電源装置
７ 感熱センサ
８ ヒータ
９ 通信手段
１０ ＣＰＵ
１１ 温度制御手段
１２ メモリ
１３ ＩＤ装置
１４ 電源
１５ ＤＵＴ電源
１６ ＣＬＫ供給
１７ ＤＡ
１８ Ｉ／Ｏ
１９ ＡＤ
２０ ヒータ電源
２１ 蓋
２２ 半導体デバイス
２３ ソケット本体
２４ トレイ
２５ プローブピン
２６ 熱伝導機構
２６ａ 上熱伝導板
２６ｂ 下熱伝導板
２７ 弾性体
２８ スプリング
２９ ＰＴＣヒータ
３０ 熱電対センサ
３１ 弾性支持体（テンション機構）
３２ グラファイトシート
３３ 絶縁板
３４ ヒータ補助板
３５ 基板
４０ ヒータ機構

Claims (10)

1. 試験対象の半導体デバイスに対してバーンイン試験を行う半導体試験装置において、
   装着された半導体デバイスに対して温度制御を行うＤＵＴソケットと、
   試験対象の半導体デバイスを装着したＤＵＴソケットに対して、温度制御を行う温度制御手段と電気的条件の付与を行う電気的条件付与手段と識別情報を付与する識別情報付与手段とを備えた試験制御装置と、
   前記試験制御装置と通信可能であり、前記ＤＵＴソケットに装着された試験対象の半導体デバイスに対して、温度制御と電気的条件の付与と識別情報の付与の制御を行って、バーンイン試験全体を統括制御する制御手段を備えたホスト制御装置と、
   から構成されることを特徴とする半導体試験装置。
2. 試験対象の半導体デバイスに対してバーンイン試験を行う半導体試験装置において、
   装着された半導体デバイスに対して温度制御を行うＤＵＴソケットと、
   試験対象の半導体デバイスを装着したＤＵＴソケットに対して、温度制御を行う温度制御手段と電気的条件の付与を行う電気的条件付与手段と識別情報を付与する識別情報付与手段とを備えた試験制御装置と、
   前記試験制御装置と通信可能であり、前記ＤＵＴソケットに装着された試験対象の半導体デバイスに対して、バーンイン試験全体を統括制御する制御手段を備えたホスト制御装置と、
   から構成され、
   前記試験制御装置が、前記ホスト制御装置との通信により伝達された各種試験条件を前記試験制御装置内のメモリに記憶し、前記メモリに記憶された各種試験条件に基づいて、バーンイン試験を独立制御する制御手段を備えていることを特徴とする半導体試験装置。
3. 試験対象の半導体デバイスに対してバーンイン試験を行う半導体試験装置において、
   ヒータと、温度センサと、前記ヒータと前記温度センサとを試験対象の半導体デバイスに密着させるテンション機構と、を備えたＤＵＴソケットと、
   試験対象の半導体デバイスを装着したＤＵＴソケットに対して、前記ヒータと前記温度センサによる温度制御を行う温度制御手段と、前記ＤＵＴソケットに装着された試験対象の半導体デバイスに対する電気的条件の付与を行う条件付与手段と、試験制御装置及び試験制御装置に接続されたＤＵＴソケットに対して識別情報を付与する識別手段とを備えた試験制御装置と、
   前記試験制御装置と通信可能であり、前記ＤＵＴソケットに装着された個々の試験対象の半導体デバイスに対して、前記識別情報を用いて、異なる時間的経過において異なる温度条件による温度制御と、異なる時間的経過において異なる電気的条件を付与する制御を行って、種々の条件で試験対象の複数の半導体デバイスに対する各種試験を行うバーンイン試験全体を統括制御する制御手段を備えたホスト制御装置と、
   から構成されることを特徴とする半導体試験装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体試験装置において、
   前記試験制御装置と、前記試験制御装置に接続されたＤＵＴソケットとが近傍に配置されていることを特徴とする半導体試験装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体試験装置において、
   １つの試験制御装置に対して、１つまたは複数のＤＵＴソケットが配線接統されることを特徴とする半導体試験装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の半導体試験装置において、
   前記試験制御装置は、ＬＳＩにより構成されていることを特徴とする半導体試験装置。
7. 装着された半導体デバイスに対して温度制御を行うＤＵＴソケットと、
   前記ＤＵＴソケットに装着された試験対象の半導体デバイスに対して、温度制御と電気的条件の付与と識別情報の付与の制御を行って、バーンイン試験全体を統括制御する制御手段を備えたホスト制御装置と、から構成された半導体試験装置に用いられる試験制御装置であって、
   前記ホスト制御装置との間の通信手段と、
   前記試験対象の半導体デバイスを装着したＤＵＴソケットに対して、温度制御を行う温度制御手段と電気的条件の付与を行う電気的条件付与手段と識別情報を付与する識別情報付与手段とを備えていることを特徴とする試験制御装置。
8. 装着された半導体デバイスに対して温度制御を行うＤＵＴソケットと、
   前記ＤＵＴソケットに装着された試験対象の半導体デバイスに対して、バーンイン試験全体を統括制御する制御手段を備えたホスト制御装置と、から構成された半導体試験装置に用いられる試験制御装置であって、
   前記ホスト制御装置との間の通信手段と、
   試験対象の半導体デバイスを装着したＤＵＴソケットに対して、温度制御を行う温度制御手段と電気的条件の付与を行う電気的条件付与手段と識別情報を付与する識別情報付与手段と、
   前記ホスト制御装置との通信により伝達された各種試験条件を前記試験制御装置内のメモリに記憶し、前記メモリに記憶された各種試験条件に基づいて、バーンイン試験を独立制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする試験制御装置。
9. ヒータと、温度センサと、前記ヒータと前記温度センサとを試験対象の半導体デバイスに密着させるテンション機構と、を備えたＤＵＴソケットと、前記ＤＵＴソケットに装着された試験対象の半導体デバイスの温度制御と電気的条件の付与と識別情報の付与を含むバーンイン試験全体を統括制御する制御手段を備えたホスト制御装置とから構成された半導体試験装置に用いられる試験制御装置であって、
   前記ホスト制御装置と通信を行う通信手段と、
   前記ＤＵＴソケットに装着される試験対象の半導体デバイスに対して、温度制御を行う温度制御手段と電気的条件の付与を行う付与手段と識別情報を付与する識別手段と、を備え、
   前記ホスト制御装置のバーンイン試験全体を統括制御する制御手段から伝達された各種試験条件及び識別情報を含む制御信号に基づいて、異なる種類の識別情報と異なる試験条件に応じて、前記ＤＵＴソケットに装着される異なる試験対象の半導体デバイスに対して、異なる時間的経過で異なる温度条件で温度制御を行い、異なる時間的経過で異なる電気的条件を付与して種々のバーンイン試験を行うことを特徴とする試験制御装置。
10. 請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の試験制御装置において、
    前記試験制御装置がＬＳＩにより構成されていることを特徴とする試験制御装置。

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